[發明專利]新能源船舶直流組網系統及電池功率控制方法

在審

• 申請號: 202111471336.2
• 申請日: 2021-12-04
• 公開（公告）號: CN114301052A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 楊進;朱全平;萬剛;梁強;趙佳;賈洪剛;張易;張豫;楊左兵;常國梅
• 申請（專利權）人: 中國長江電力股份有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J1/14;H02J7/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 余山

新能源船舶直流組網系統及電池功率控制方法，基于所有鋰電池組的剩余使用壽命一致的原則來進行，也就是各鋰電池組的剩余能量一致。通過實時統計直流組網系統中供能端的各組鋰電池組的健康指數，分析當前各鋰電池組的剩余壽命，并按照其多少來分配各個鋰電池組在單位時間內所應承擔的負載，然后調整各個鋰電池組的輸出功率，使得各個鋰電池組最終的輸出功率趨于一致，從而使各鋰電池組的剩余使用壽命達到一致。

技術領域

本發明涉及新能源船舶電力控制領域，具體涉及一種新能源船舶直流組網系統及電池功率控制方法。

背景技術

在電池直流組網系統中，各鋰電池組即使名義上參數完全一致，但是其在使用過程中，由于種種因素會導致每組鋰電池的實際使用壽命發生變化，這便使得即使每組鋰電池分擔的負載功率完全一致時，各個鋰電池組的實際剩余壽命情況也會不一樣，總會有鋰電池先耗盡電量或達到設定閾值，導致其余鋰電池組分擔的功率突然增加，極大的影響了電網的穩定性。

在新能源船舶領域，由于船舶結構特性和負載分布特征，在電池直流系統在船舷左右兩側都有分布，兩者母線連接，兩舷各自接有不同的負載，而對與此種分布情況的電池壽命控制是全新的課題。

中國專利文獻CN 105548901 A記載了一種軌道交通用鈦酸鋰電池功率狀態預測方法，文獻CN 102866360 A記載了一種動力電池組允許放電功率預估方法，兩者均提出了基于電池電量SOC值的方法，來計算電池的放電功率，該類方法分析所依據的參數過于單一；專利文獻CN 108287317 A記載了電池功率預測模型生成方法及系統、功率預測方法及系統，提出了基于卷積神經網絡算法預測電池功率，參考了鋰電池的多種參數，但是沒能解決多組鋰電池之間的功率分配以及個參數之間的定量關聯；專利文獻CN 112332483 A記載了一種串聯型鋰電池組的能量管理控制方法，提出了一種串聯鋰電池組基于SOC差值的功率調整方法，使得各鋰電池的使用壽命情況基本一致，但是無法解決直流組網系統中多組鋰電池組并聯的應用場景。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種新能源船舶直流組網系統及電池功率控制方法，通過對鋰電池組中各項參數的分析，定量衡量各組鋰電池組的剩余壽命情況，提高了鋰電池組使用的安全性，各鋰電池組的剩余壽命趨于一致。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

如圖1和2中所示，新能源船舶直流組網系統，包括配置相同的左舷和右舷兩個電力單元，左舷電力單元和右舷電力單元內設有直流母線，母線斷路器將兩舷的直流母線連接，電力單元包括動力組件和負載組件，動力組件包括并列設置的多組配置相同的電池支路，電池支路包括與直流母線依次連接的斬波器、鋰電池組，鋰電池組上還連接有絕緣測試裝置，負載組件包括推進負載和日用電源負載，負載組件與直流母線電連接。

上述的推進負載包括與直流母線連接且依次布置的推進逆變器、推進電機和槳葉，日用電源負載包括與直流母線連接且依次布置的日用逆變器和日用變壓器，日用變壓器與船上各個日用負載連接。

使用上述的新能源船舶直流組網系統的電池功率控制方法，控制方法包括以下步驟：

Step1、健康指數的設定：設定各鋰電池組的健康指數初始值S＝1，根據鋰電池組的實際使用狀況，影響健康指數的因素包括鋰電池組的剩余電量、鋰電溫度、電壓和絕緣狀態，對影響健康指數各個因素的占比進行分析；

Step2、初始功率分配，在本直流組網系統中，各個鋰電池組的初狀態均一致，即具有名義上相同的健康指數S，根據負載反饋的當前穩定功率需求，將總功率P平均分配給各個鋰電池組，每個鋰電池組初始輸出的功率均為

Step3、健康指數加權分析，根據各個鋰電池組動態變化的實際健康指數S_j對各個鋰電池組的初始輸出功率進行加權調整；